Foutanalyse en tegenmaatregelen voor schakelinstallaties

Wat is een schakelinstallatie?

Een schakelkast bestaat uit een of meer laagspanningsschakelaars en bijbehorende besturings-, meet-, signaal-, beveiligings-, regel- en andere apparatuur. De fabrikant is verantwoordelijk voor alle interne elektrische en mechanische verbindingen en de complete assemblage van de structurele componenten. De belangrijkste functie van een schakelkast is het openen en sluiten, besturen en beveiligen van elektrische apparatuur tijdens de opwekking, transmissie, distributie en omzetting van elektrische energie. De componenten in een schakelkast omvatten hoofdzakelijk stroomonderbrekers, scheidingsschakelaars, lastschakelaars, bedieningsmechanismen, wisselstroomonderbrekers en diverse beveiligingsinrichtingen.

Foutanalyse en tegenmaatregelen voor schakelinstallaties
Schakelinstallaties van 12 tot 40,5 kV vormen het grootste deel van de onderstations in het elektriciteitsnet. De laatste jaren komen er regelmatig ongelukken met schakelinstallaties voor, met economische verliezen, dodelijke slachtoffers en andere negatieve maatschappelijke gevolgen tot gevolg.
De verborgen gevaren van ongevallen en inherente defecten concentreren zich voornamelijk in de bedrading, het interne vlamboogafvoervermogen, de interne isolatie, warmteafvoer en beveiliging tegen verkeerde vergrendeling, enzovoort. Door gerichte tegenmaatregelen te formuleren, wordt het aantal ongevallen met schakelinstallaties en ringleidingkasten aanzienlijk verminderd en de betrouwbaarheid van de elektriciteitsnetwerking gestaag verbeterd.

1. Verborgen probleem in de bedradingsmodus
1.1. Type verborgen gevaar
1.1.1 De overspanningsbeveiliging in het tv-meubel is rechtstreeks aangesloten op de bus.
Volgens de typische ontwerpeisen moet een tv-bliksemafleider worden goedgekeurd op basis van de afstand tussen de aansluitbus van de handkar, de plaatsing van het tv-rek, de aansluitmethode en diverse andere factoren. Sommige tv-bliksemafleiders worden via een isolatiehandkar op de bus aangesloten. Wanneer de tv wordt gerepareerd en de isolatiehandkar wordt verwijderd, blijft de bliksemafleider onder spanning staan, wat het risico op een elektrische schok voor het personeel in het magazijn vergroot. De bliksemafleider in de tv-kast heeft hoofdzakelijk de volgende bedradingsvormen, zoals weergegeven in Figuur 2:

De aansluitmodus van de schakelapparatuur is verborgen.

1. Bedradingsmodus één: Bliksemafleider tv-kast en tv geïnstalleerd in de achterste ruimte, zekering in de auto, bliksemafleider rechtstreeks aangesloten op de bus, tv via isolatiedraad aangesloten op de bus;
2. Bedradingsmodus twee: Bliksemafleider van tv-kast geïnstalleerd in de busruimte, rechtstreeks aangesloten op de bus, tv en zekering geïnstalleerd in de wagon;
3. Bedradingsmodus drie: Bliksemafleider van tv-kast apart geïnstalleerd in de achterste of voorste ruimte, direct aangesloten op de bus, tv en zekering geïnstalleerd in de auto.
4. Bedradingsmodus vier: TV en zekering geïnstalleerd in het vaste kastcompartiment van de XGN-serie, overspanningsbeveiliging apart geïnstalleerd in een ander compartiment, direct aangesloten op de bus;
5. Bedradingsmodus vijf: bliksemafleider, tv-module en zekering zijn in de achterste ruimte geïnstalleerd, de bliksemafleider is rechtstreeks op de bus aangesloten, de tv-module is via een scheidingskabel op de bus aangesloten;
6. Bedradingsmodus zes: bliksemafleider, zekering en tv-aansluiting zijn in dezelfde kabelboom geïnstalleerd. De bliksemafleider wordt na de zekering aangesloten.
Deze configuratie is het gevolg van een verkeerde bedrading; als de zekering tijdens gebruik doorslaat, verliest het apparaat zijn bescherming van de overspanningsbeveiliging.

1.1.2 De onderste kast van de schakelkast is niet volledig geïsoleerd van de achterste kast.
De onderste en achterste kasten van sommige schakelkasten uit de KYN-serie, zoals de schakelkasten voor de hoofdtransformator, de schakelkasten met vrouwelijke koppelingen en de voedingsschakelkasten, zijn niet volledig geïsoleerd. Wanneer personeel de onderste kasten betreedt, kan het per ongeluk de rail of het onder spanning staande deel van de kabelkop aanraken, met een elektrische schok tot gevolg.
Het verborgen gevaar is niet beperkt tot het onderste en achterste gedeelte van de schakelkast, zoals weergegeven in figuur 3:

Figuur 3. Er is geen verborgen gevaar geïsoleerd tussen de onderste kast en de achterste kast van de schakelkast.

1.2, tegenmaatregelen
De schakelkast met verborgen bedrading moet eenmaal worden aangepast.
Het schematische diagram van de omschakeling van de bedradingsmodus van de schakelkast is weergegeven in figuur 5:

FIG. 5 Schematisch diagram van de transformatie van de bedradingsmodus van de schakelinstallatie

1.2.1 Technisch hervormingsplan voor de bedradingswijze van bliksemafleiders in tv-kasten
1. Voor bedradingsmodus 1: verwijder de bliksemafleider in het compartiment. De bedrading van de tv blijft ongewijzigd. De originele doorvoeropening in de muur wordt geblokkeerd. De bliksemafleider wordt vervangen door een zekering-afleider op de kabelboom. De bliksemafleider wordt parallel geschakeld met de zekering en het tv-circuit.
2. Voor bedradingsmodus twee: verwijder de bliksemafleider in het buscompartiment, verplaats de bliksemafleider naar de mobiele wagen en monteer deze opnieuw als zekering en bliksemafleider. Voeg de montageplaat van de onderste contactdoos, het schot van de contactdoos en het ventielmechanisme toe, installeer de tv in het achterste compartiment en sluit deze via de kabel aan op het onderste contact van de isolatiewagen.
Dit systeem kan worden toegepast op de originele handkar, maar het is ook mogelijk om de handkar te vervangen door een nieuwe.
3. Voor de bedradingsmodus drie verwijdert u de bliksemafleider van het originele compartiment, verplaatst u de bliksemafleider naar de mobiele wagen en monteert u deze opnieuw als zekering en bliksemafleider. Sluit het gat in de wand van het originele buscompartiment af, monteert u de montageplaat van de onderste contactdoos van de handwagen, de afscherming van de contactdoos en het ventielmechanisme. Installeer de tv in het achterste compartiment en sluit deze aan op de onderste contactdoos met behulp van de aansluitkabel.
Dit systeem kan worden toegepast op de originele handkar, maar het is ook mogelijk om de handkar te vervangen door een nieuwe.

4. Voor bedradingsmodus vier verwijdert u de overspanningsbeveiliging in de overige compartimenten, verplaatst u de overspanningsbeveiliging naar de zekering- en tv-compartimenten, sluit u deze aan op de scheidingsschakelaar en verbindt u deze parallel met het zekering- en tv-circuit.
5. Voor bedradingsmodus vijf, bliksemafleider, tv-installatiepositie ongewijzigd, de originele bliksemafleiderkabel wordt rechtstreeks aangesloten op de isolatiecontact van de handwagen, de originele busruimte wordt door het gat in de muur geleid.
6. Bij aansluitmodus 6 is de lay-outmodus onjuist. Als de zekering tijdens bedrijf doorslaat, verliest de apparatuur de bescherming van de overspanningsbeveiliging.
Verwijder de bliksemafleider en zekering in de originele auto, verander de bedrading, sluit de bliksemafleider aan boven de zekering en parallel aan de zekering en het TV-circuit.

1.2.2 Voorzorgsmaatregelen bij onvolledige isolatie tussen de onderste kast en de achterste kast van de schakelkast
Omdat de structuur van dit type schakelkast vastligt, zal de interne structuur en ruimteverdeling veranderen als er een scheidingsplaat wordt geplaatst tijdens de transformatorwissel. Hierdoor kan de interne beveiliging van het product niet langer worden gegarandeerd. Daarom is het noodzakelijk om het onderhoud aan de 10 kV-zijde van de hoofdtransformator en het onderhoud aan de schakelaars van de hoofdtransformator te controleren voordat de werkzaamheden kunnen worden uitgevoerd.

2. Onvoldoende interne boogontladingscapaciteit
2.1 Soorten verborgen gevaren
In de praktijk kan de metalen, gesloten schakelkast zelf defecten vertonen, die in combinatie met slechte bedrijfsomstandigheden als gevolg van verslechterde isolatieprestaties, verkeerde bediening of andere oorzaken, leiden tot een interne vlamboog.
De vlamboog die ontstaat bij een kortsluiting heeft een hoge temperatuur en een grote energie. De vlamboog zelf is een zeer licht plasmagas. Onder invloed van elektrische energie en heet gas zal de vlamboog zich met hoge snelheid in de schakelkast voortbewegen en een snelle uitbreiding van het foutgebied veroorzaken.
In dit geval kan gasvorming, het smelten van isolatiematerialen en metaal, leiden tot een plotselinge temperatuur- en drukstijging in de schakelkast. Als er geen geschikt overdrukventiel is ontworpen of geïnstalleerd, kan de hoge druk ervoor zorgen dat de kast in de plaat, deur, scharnieren en ramen van de schakelkast terechtkomt en ernstig vervormt of breekt. Ook kan de vlamboog die ontstaat door de hete lucht in de kast de schakelkast beschadigen en ernstige brandwonden veroorzaken bij onderhoudspersoneel in de buurt.
Zelfs levensbedreigend.
Momenteel zijn er enkele problemen, zoals het ontbreken van een overdrukafvoerkanaal, het gebruik van een onredelijk overdrukafvoerkanaal, het niet testen en verifiëren van de interne vlamboogafvoercapaciteit en een onvoldoende strenge beoordeling tijdens de test.

2.2, tegenmaatregelen
[Selectie] De interne vlamboogprestaties van de schakelkast moeten voldoen aan het IAC-niveau, de toegestane duur van de interne vlamboog mag niet minder dan 0,5 s bedragen en de teststroom is de nominale kortstondige bestandstroom.
Voor producten met een nominale kortsluitstroom van meer dan 31,5 kA kan een interne vlamboogtest worden uitgevoerd volgens de 31,5 kA-norm.
[Wijziging] Voeg een overdrukkanaal toe of wijzig dit, en voer de interne vlamboogtest en -verificatie strikt uit volgens de eisen van de typekeuringsnorm.
[Beveiliging] Passende compressie van het beveiligingsniveauverschil van de hoofdtransformator, waardoor de continue uitvaltijd van de vlamboog wordt verminderd.

3. Probleem met interne isolatie
3.1 Type verborgen gevaar
De afgelopen jaren is het productievolume van schakelkasten afgenomen, terwijl de isolatie van de kasten gebreken vertoont en er meer storingen optreden.
Belangrijkste probleem: de klimafstand en de luchtspeling zijn onvoldoende, vooral bij handgeschakelde schakelkasten. Veel fabrikanten proberen de afmetingen van de kast te verkleinen door het aantal stroomonderbrekers, de isolatiestekkers en de afstand tot de aarde aanzienlijk te verminderen, maar nemen geen effectieve maatregelen om de isolatiesterkte te garanderen.
Een gebrekkig assemblageproces, als gevolg van een slechte assemblagekwaliteit, zorgt ervoor dat een enkel onderdeel in de schakelkast de druktest wel doorstaat, maar de gehele schakelkast na assemblage niet.
Als de contactcapaciteit onvoldoende is of er sprake is van slecht contact, dan stijgt de plaatselijke temperatuur, neemt de isolatieprestatie af en kan dit leiden tot instabiliteit van de aarding of fase.
Condensatie kan ervoor zorgen dat de ingebouwde verwarming beschadigd raakt en niet normaal functioneert. Ook in de schakelkast kan condensatie optreden, waardoor de isolatieprestaties afnemen.
Slechte isolatieprestaties van de ondersteunende accessoires.
Om de kosten te drukken, kiezen sommige fabrikanten voor een lagere isolatiewaarde van de ondersteunende accessoires, waardoor de algehele isolatieprestaties van de schakelkast afnemen.

3.2, tegenmaatregelen
We moeten niet blindelings streven naar miniaturisatie van schakelinstallaties. We moeten de juiste schakelinstallaties aanschaffen, afhankelijk van de projectsituatie, de lay-out van het onderstation, de werking en het onderhoud, de revisie van de apparatuur en andere factoren.
Voor apparatuur die lucht of een lucht/isolatiemateriaalmengsel als isolatiemedium gebruikt, moet rekening worden gehouden met de dikte, de ontwerpveldsterkte en de veroudering van het isolatiemateriaal, en dient de fabrikant een condensatietest uit te voeren volgens de standaardvereisten;
Voor onderdelen zoals de wanddoorvoer in de schakelkast en de ringleidingkast, de mechanische klep en de bocht van de rail, moet de geleider voorzien zijn van een isolatiemantel als de netto luchtisolatieafstand minder dan 125 mm (12 kV) en 300 mm (40,5 kV) bedraagt.
Om vervorming van het elektrische veld te voorkomen in de onderdelen waar de veldsterkte geconcentreerd is, zoals de inlaat- en uitlaatbus, de mechanische klep en de hoek van de bus, moeten maatregelen zoals afschuinen en polijsten worden genomen.
De stroomrail in de kast ondersteunt apparatuur waarvan de isolatieafstand niet voldoet aan de eisen voor vervuilingsbestendigheid, zoals porseleinen flessen. Door een RTV-isolatiecoating aan te brengen, kunnen de technische omstandigheden voor de werking van deze oude apparatuur worden verbeterd.

4. Koortsafwijking
4.1 Soorten verborgen gevaren
Het contact op het aansluitpunt van de lus is slecht, de contactweerstand neemt toe, er is een duidelijk probleem met oververhitting, zoals bij een slechte contactisolatie;
Het ventilatiesysteem van de metalen gepantserde kast is niet praktisch, er is geen sprake van convectie, de warmteafvoer is slecht en er ontstaan ​​meer problemen met oververhitting in de kast.
Wandbekleding, stroomtransformatoren en andere installatieconstructies vormen een elektromagnetische gesloten lus, wat resulteert in wervelstromen en ernstige oververhitting van het isolatiemateriaal.
Bij gedeeltelijk gesloten schakelkasten met droge apparatuur (gegoten stroomtransformatoren, gegoten spanningstransformatoren, droge transformatoren) is de gekozen wikkeldraaddiameter onvoldoende en is de controle tijdens het gietproces niet strikt, waardoor oververhitting en schade gemakkelijk kunnen optreden.
4.2, tegenmaatregelen
Verbeter de warmteafvoer van de schakelkast en installeer een ventilator en een afzuigventilator;
In combinatie met stroomuitval dient de contactdruk van dynamische en statische contacten te worden gecontroleerd en indien nodig te worden vervangen. Tegelijkertijd dient de versleten contactveer te worden vervangen.
Investeer meer onderzoek naar temperatuurmeettechnologie in de kast en pas nieuwe technologieën zoals draadloze temperatuurmeting toe om het lastige probleem van temperatuurmeting op te lossen.

5. Voorkom fouten bij het vergrendelen, dit is niet perfect.
5.1 Potentiële gevaren
De meeste schakelkasten zijn voorzien van een foutbeveiliging, maar de algehele en verplichte foutbeveiliging voldoet niet aan de eisen.
Een deel van de gepantserde schakelkast aan de achterdeur kan worden geopend, er is geen vergissingsvergrendeling, geen dubbele isolatieafscherming, na opening kunnen de onder spanning staande delen direct worden aangeraakt en de schroeven zijn gewone zeskantschroeven, waardoor het gemakkelijk is om bij het openen van de deur in de onder spanning staande kast een elektrische schok te krijgen.
Een deel van de hoofdtransformator, de vrouwelijke connector, de tv-aansluiting, de transformator en andere schakelaars hebben geen aardingsschakelaar. Nadat de kastdeur en de aardingsschakelaar zijn aangesloten, ontstaat er geen mechanisch slot. De schroef kan dan direct worden verwijderd en de deur kan worden geopend. Als de deur niet goed sluit, kan de stroom worden uitgeschakeld, waardoor onderhoudspersoneel per ongeluk de kast opent, in een stroomonderbreking terechtkomt en een elektrische schok kan krijgen.
Bij sommige schakelkasten kunnen het bovenste en onderste deel van de achterdeur niet onafhankelijk van elkaar worden vergrendeld; de bovenste deur wordt vergrendeld door de onderste deur.
Wanneer de aardingsschakelaar van het stopcontact is gesloten, wordt het slot van de onderste kastdeur verwijderd en kan ook de achterste kastdeur worden geopend, wat gemakkelijk tot een elektrische schok kan leiden.
Zoals bijvoorbeeld de KYN28-schakelinstallatie;
Nadat enkele schakelwagenwagens zijn weggetrokken, kan het isolatieblok gemakkelijk omhoog worden geduwd. Zonder voorzorgsmaatregel tegen onbedoelde vergrendeling komt het geladen onderdeel bloot te liggen, waardoor het personeel per ongeluk de statische contactklep van de schakelaar kan openen en een elektrische schok kan veroorzaken.

5.2, tegenmaatregelen
Omdat de foutbeveiligingsfunctie van de schakelkast niet perfect is, kan de achterdeur van de kast worden geopend en kunnen de onder spanning staande delen van de hoogspanningsschakelkast direct worden aangeraakt. Daarom is er een mechanisch hangslot geïnstalleerd met een computergestuurde foutbeveiligingsfunctie.
Installeer een vergrendeling tussen de aardingsschakelaar en de achterdeur van de schakelkast, zoals bij de GG1A en XGN, en installeer een display om de werking van de aardingsschakelaar te vergrendelen.
Controleer regelmatig de betrouwbaarheid van de foutbeveiliging en controleer bij stroomuitval de mechanische vergrendeling tussen de handkar en de aardingsschakelaar, en tussen de scheidingsschakelaar en de aardingsschakelaar.

6, de afsluitende
Schakelkasten vormen een belangrijk primair onderdeel van het elektriciteitsnet. Om een ​​stabiele werking te garanderen, moet de controle op alle aspecten, zoals ontwerp, materiaal, proces, testen, typekeuze, bediening en onderhoud, worden versterkt.
In strikte overeenstemming met de gebruikelijke ontwerpeisen, in combinatie met nationale en industriële normen, worden technische ontwerpeisen geformuleerd die verborgen gevaren door bedrading fundamenteel elimineren;
Volgens de nationale en industriële normen, alsook de maatregelen ter voorkoming van ongevallen, worden er strenge eisen gesteld aan de aanbestedingsdocumenten voor apparatuur, om te voorkomen dat ongeschikte producten in het netwerk terechtkomen.
Versterk het toezicht op de productie ter plaatse, houd strikt toezicht op de belangrijkste productiepunten en fabriekstesten, en verbied resoluut dat ongeschikte producten de fabriek verlaten;
Voer actief beheer uit op defecten aan schakelkasten en versterk de implementatie van maatregelen ter voorkoming van ongevallen;
Verbeter de foutbeveiligingsfunctie van de schakelkast, versterk het beheer van de foutbeveiligingsvergrendeling, installeer een realtime display en werk samen met het "vijf-preventie"-systeem om een ​​alomvattende en verplichte foutbeveiligingsvergrendeling te garanderen.